Le frein de roue universel, ou joint universel, permet la transmission de puissance à angle variable d'une machine, répondant ainsi à la nécessité de modifier l'orientation de l'arbre de transmission. Il s'agit d'un composant du système de transmission automobile, constitué d'un joint universel. L'ensemble frein de roue universel et arbre de transmission est appelé dispositif de transmission à joint universel. Ce dispositif est généralement composé de joints universels et d'arbres de transmission, et parfois d'un support intermédiaire. Il est principalement utilisé aux emplacements suivants : 1- joints universels ; 2- arbres de transmission ; 3- arbre de transmission avant ; 4- support intermédiaire. Dans un joint universel, la rotation d'un composant (arbre de sortie) autour de son propre axe est entraînée par la rotation de l'autre composant (joint universel) autour de son propre axe.
Le freinage universel des roues en torsion, en fonction de l'élasticité, se divise en joints universels rigides et joints universels flexibles. Les joints universels rigides se subdivisent en joints universels à vitesses inégales (couramment utilisés pour les arbres en croix), joints universels quasi-égaux (comme les joints universels duplex) et joints universels à vitesses égales (comme les joints universels à cage à billes). Dans les joints universels rigides, l'angle entre les deux arbres reliés par le frein universel est supérieur à zéro, et les arbres d'entrée et de sortie transmettent un mouvement avec un rapport de vitesse angulaire instantanée variable, tandis que leurs vitesses angulaires moyennes sont égales.
Les joints de cardan rigides à axe transversal sont composés d'une fourche, d'un arbre transversal, d'un roulement à aiguilles, d'un joint d'huile, d'un ensemble de bagues, d'un couvercle de roulement et d'autres composants. Leur principe de fonctionnement est le suivant : une des fourches entraîne la rotation de l'autre via l'arbre transversal, tout en lui permettant de pivoter autour de l'axe de ce dernier dans toutes les directions. Lors de la rotation, les aiguilles du roulement à aiguilles réduisent le frottement. L'arbre recevant la puissance d'entrée est appelé arbre d'entrée (ou arbre actif), et l'arbre de sortie du joint de cardan est appelé arbre de sortie (ou arbre mené). Un frein de cardan fonctionne lorsque l'angle entre les arbres d'entrée et de sortie est tel que leurs vitesses angulaires sont différentes. Ceci peut engendrer des vibrations de torsion de l'arbre de sortie et des composants de transmission qui y sont reliés, réduisant ainsi leur durée de vie. On parle alors d'un frein de cardan transmettant un mouvement à vitesses angulaires instantanées égales à l'angle nominal et à des vitesses angulaires instantanées approximativement égales aux autres angles. Il est subdivisé en :
(a) Joints universels quasi-égaux de type duplex. Il s'agit du joint universel dans lequel la longueur de l'arbre d'entraînement est réduite au minimum.
b) Joints universels quasi-isochrones à bosses. Composés de deux joints universels et de deux formes différentes de bosses. Ces deux bosses correspondent à l'arbre de transmission intermédiaire et aux deux axes transversaux d'un joint universel duplex.
(c) Joints universels quasi-isochrones de type à trois axes. Ils se composent de deux arbres à trois axes, d'une fourche d'arbre excentrique active et d'une fourche d'arbre excentrique menée.
d) Joint universel quasi-isocinétique à galet sphérique. Il se compose d'un axe, d'un galet sphérique, d'un arbre de joint universel et d'un cylindre. Le galet se déplace axialement dans la gorge, jouant le rôle d'une cannelure d'expansion. Le contact entre le galet et la paroi de la gorge permet la transmission du couple. Les joints universels dont les arbres d'entrée et de sortie sont reliés par un frein universel transmettent un mouvement à des vitesses angulaires instantanées toujours égales.
Date de publication : 19 février 2024